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Piloting Underground Storage of Heat In geoThermal reservoirs - PUSH-IT

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(Equans Nederland BV)

Die EU strebt eine klimaneutrale Wirtschaft bis 2050 an, und bis 2030 sollen Treibhausgasemissionen um 55 % unter dem Niveau von 1990 liegen. Gegenwärtig entfallen rund 50 % des Endenergiebedarfs in Europa auf Heizung und Kühlung, die hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen erzeugt werden. Daher ist die Dekarbonisierung der Wärme- und Kälteerzeugung für die Erreichung der EU-Ziele von entscheidender Bedeutung.

Eine Herausforderung für die Dekarbonisierung von Wärmesystemen sind die saisonalen Unterschiede zwischen der Wärmenachfrage und der Wärmeerzeugung aus nachhaltigen Quellen - diese Diskrepanz ist viel größer als die entsprechenden Unbeständigkeiten bei Stromangebot und -nachfrage. Die beiden wichtigsten Lösungen zur Behebung des Ungleichgewichts sind: (i) die Installation einer großen Kapazität, so dass Nachfragespitzen auch bei geringer Produktion gedeckt werden können, oder (ii) die Speicherung von Energie für eine spätere Verwendung, wenn sie zum Zeitpunkt der Umwandlung nicht benötigt wird. Viele nachhaltige Wärmeversorgungssysteme sind durch hohe Investitionskosten und niedrige Betriebskosten gekennzeichnet. Daher ist eine auf den Spitzenbedarf zugeschnittene installierte Kapazität nicht kosteneffizient, während eine Verlängerung der jährlichen Betriebszeit für die Deckung des Energiebedarfs, die Senkung der Stromgestehungskosten (LCOE) und die Dekarbonisierung vorteilhaft ist. Die optimale Nutzung nachhaltiger Wärme erfordert die Speicherung großer Wärmemengen, um saisonalen Angebots- und Nachfrageschwankungen Rechnung zu tragen. Für die großtechnische Wärmespeicherung in geothermischen Reservoiren wurden verschiedene Technologien vorgeschlagen, und die Niedertemperaturspeicherung wird routinemäßig angewendet. PUSH-IT konzentriert sich auf die Ausweitung der Speichertemperaturbereiche auf hohe Temperaturen. Wir werden die Hemmnisse für geologische Hochtemperaturspeicherung beseitigen und die Anwendbarkeit demonstrieren. Dabei soll die Öffentlichkeit stärker einbezogen, der Betrieb optimiert und das Risiko verringert werden. Wir werden drei Technologieoptionen vorstellen, die für eine Vielzahl von geologischen Bedingungen geeignet sind und die meisten Standorte in Europa abdecken.

PUSH-IT concept infographic: 3 demo sites for novel technology demonstration, and 3 follower sites, one for each heat storage technologies. The combined results and integrations will enable PUSH-IT to realize its results.
PUSH-IT concept infographic: 3 demo sites for novel technology demonstration, and 3 follower sites, one for each heat storage technologies. The combined results and integrations will enable PUSH-IT to realize its results. (TU Delft)

Das Hauptziel von PUSH-IT ist es, die großtechnische Anwendung der Wärmespeicherung (bis zu 90°C) von drei verschiedenen Technologien in geothermischen Reservoiren an sechs verschiedenen Standorten in Europa mit unterschiedlichen gesellschaftlichen und geologischen Bedingungen zu demonstrieren. Im Rahmen von PUSH-IT werden Technologien zur Speicherung und Rückgewinnung thermischer Energie in Minen, Bohrlöchern und Aquiferen (MTES, BTES und ATES) entwickelt, umgesetzt und getestet. Ziele sind:

  • Erprobung von 3 verschiedenen Konzepten (ATES, BTES und MTES) in operativen Demonstrationsprojekten.
  • Entwicklung von Prozessen zur gemeinsamen Entscheidungsfindung von Bürgern, Regulierungsbehörden und Betreibern, um die gesellschaftliche Akzeptanz zu erhöhen.
  • Weiterentwicklung von Grundlagentechnologien zur Anpassung der thermischen Energiespeicherung in Bergwerken (MTES), in Bohrlöchern (BTES) und in Grundwasserleitern (ATES) an ein breites Spektrum von geologischen Bedingungen
  • Entwicklung eines Open-Source-Tools zur Bewertung und Optimierung der LCOE-Reduzierung und der Reduzierung der Kohlenstoffemissionen.
  • Optimierte Integration in Wärmesysteme durch Co-Simulation und maschinelles Lernen.

Die Hauptaufgaben des GFZ in diesem Projekt sind:

  • Das GFZ ist Site-Lead für den Standort Berlin Adlershof, wo die Installation eines ATES-Systems zur Einspeisung in das Fernwärmenetz der BTB GmbH geplant ist.
  • Entwicklung, Anwendung und Auswertung von Hot-Push-Pull-Tests in Berlin, Delft und eventuell Bochum. Die Funktionsfähigkeit von Pilot-Demonstrationsanlagen wird überwacht, wobei der Schwerpunkt auf thermischen/hydraulischen/mechanischen/chemischen Veränderungen durch den Speicherbetireb liegt.
  • Entwicklung neuer Methoden zur Leistungsüberwachung, zur Überwachung der Wasserqualität sowie zur Wasserbehandlung, um die Langlebigkeit des Systems zu erhöhen.
  • Optimierung der Integration in Wärmesysteme durch Co-Simulation

Gefördert durch die Europäische Kommission, Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe, Projekt-ID:  101096566

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